高志軒

【摘 要】 全國環(huán)境在全球經(jīng)濟發(fā)展的同時變得惡劣，能源的不良使用是造成環(huán)境惡劣的主要原因，所以合理利用能源、鼓勵人們使用太陽能等清潔能源具有非常重要的作用，人們也開始建設(shè)太陽能電站項目。本文有提出優(yōu)化設(shè)計光伏電站的一種方法，建立在模擬退火算法的基礎(chǔ)之上，利用光伏區(qū)域中的組件來實現(xiàn)最優(yōu)化分組，最后實現(xiàn)最優(yōu)的兩級電纜成本，并且核算檢驗計算實際項目的方法，有效提高設(shè)計的實際效果。

【關(guān)鍵詞】 光伏電站 設(shè)計 智能優(yōu)化 探究

1 光伏電站構(gòu)成

在設(shè)計光伏電站的過程中，光伏組件的固定式布置形式會對成本估算、占地范圍、預(yù)測計算系統(tǒng)發(fā)電量以及分析太陽能輻射量等方面存在非常大的影響[1]。當(dāng)前，我國更加重視研究光伏的系統(tǒng)，特別是研究光伏系統(tǒng)中光伏組件的陣列間距、最佳傾角等方面，而研究光伏組件布置的部分非常少。為了將運行光伏系統(tǒng)的效率提高，將整體的經(jīng)濟效益提高，將整體的資金投入降低，就需要進一步研究光伏組件的布置形式。對于光伏電站的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，太陽能可以經(jīng)過光伏電池板再轉(zhuǎn)變成直流輸出，在逆變器中形成匯流，再逆變成低壓交流，再經(jīng)過變壓器升壓至中壓，通過中壓集電線路傳輸?shù)缴龎赫局?，?jīng)過主變壓器可以升壓以及升至高壓，最后再傳輸至電網(wǎng)。

在實際建設(shè)光伏電站的過程中，只要劃分好了電站的地形區(qū)域，那邊基本上就能夠確定光伏電站的實際容量，也基本可以確定光伏電站的設(shè)備總量，但是唯一不能確定的就是“在各級匯流的時候，使用的電纜總量”。因為就理論而言，升壓站、逆變器以及一級匯流箱的位置受到一些條件（出線方向等）的制約，就能夠?qū)⑵潆S意地放置，所以就能夠出現(xiàn)很多種的放置方案。對于施工成本而言，不會受到各個設(shè)備的放置位置的影響，因為大部分的施工成本主要由設(shè)備間電纜連接的總價所決定[2]。

現(xiàn)在，在建設(shè)光伏電站的過程中，連接以及設(shè)計多級匯流電纜時，不存在確切的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，然而就憑借其自身的工作經(jīng)濟來劃分匯流區(qū)，常常會出現(xiàn)以下兩個問題：（1）光伏電站有著很多級的匯流結(jié)構(gòu)，光伏電站中存在的很多級匯流電纜都不具有一樣的成本，并且每一級監(jiān)控電纜以及匯流電纜的成本都不一樣。（2）光伏電站的地形比較隨意。通常情況下，光伏電站區(qū)域存在很多不規(guī)則的多邊形結(jié)構(gòu)，所以整個地形看著非常隨意。光伏電站區(qū)域一般會按照“容量控制為1兆瓦容量”的標(biāo)準(zhǔn)對整個區(qū)域進行劃分，常常會劃分成很多的分區(qū)，每一個分區(qū)都是單獨的二級匯流區(qū)，其主要的組成部分就是多塊光伏陣列，并且很多個陣列又可以重新形成單獨的一級匯流區(qū)。在一定程度上，電纜的長度會受到一級二級匯流中逆變器的位置、一級匯流區(qū)的匯流箱的位置以及一級匯流區(qū)劃分的嚴(yán)重影響。

由此可知，設(shè)計人員在不知如何劃分匯流區(qū)的時候，為了保障最優(yōu)化的建設(shè)成本，就可以使用一種優(yōu)化設(shè)計光伏電站的算法，指導(dǎo)相關(guān)人員來優(yōu)化設(shè)計光伏電站，可以實現(xiàn)最優(yōu)的建設(shè)成本。

2 光伏電站優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)框架

在設(shè)計光伏電站的過程中，可以將整個光伏電站劃分成很多個光伏電站，每個光伏電站都有一個1兆瓦光伏發(fā)電區(qū)，每個1兆瓦光伏發(fā)電區(qū)被設(shè)置成單獨的一級匯流區(qū)[3]。同時，可以將1兆瓦區(qū)域劃分成多個分組，任何一個分組都含有一個匯流箱，每一個組內(nèi)的光伏板都需要經(jīng)過一級電纜，之后被接入?yún)R流箱，最后匯流箱經(jīng)過二級電纜再被接入至逆變器。因為光伏區(qū)域的形狀不具有統(tǒng)一性，不確定的一級分組，會很難確定電纜的鋪設(shè)長度。由此可知，針對本文提到的一種優(yōu)化算法，可以自動對1兆瓦區(qū)域內(nèi)的組件進行分組，可以自動設(shè)定一級逆變器的位置，最終可以實現(xiàn)一級以及二級電纜總成本的最優(yōu)化。

光伏優(yōu)化設(shè)計的主要系統(tǒng)架構(gòu)含有以下四個部分，分別是：數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)建模、電纜優(yōu)化布置以及光伏組件分組。對以上四個部分進行介紹：（1）數(shù)據(jù)交換接口，導(dǎo)入1兆瓦區(qū)域地形圖，輸出最終一級優(yōu)化布置后的設(shè)計圖。（2）數(shù)據(jù)建模，將1兆瓦區(qū)域地形圖導(dǎo)入以后，開始數(shù)據(jù)建模，將其轉(zhuǎn)化成能夠自動分組的光伏組件初始輸入數(shù)據(jù)。（3）電纜優(yōu)化布置，其主要作用就是尋找最優(yōu)的分組，完成最優(yōu)的兩級電纜成本。（4）光伏組件分組，其可以在任意的1兆瓦區(qū)域之內(nèi)，對光伏組件進行自動分組。

3 光伏電站優(yōu)化設(shè)計算法

3.1 自動分組算法

自動分組算法是光伏電站優(yōu)化設(shè)計算法中的一種，其主要是按照逆變室定位規(guī)則，對所有處于區(qū)域內(nèi)逆變室可能被放置的位置進行確定。對逆變室的每一個位置都需要劃分一次區(qū)域。

3.2 電纜優(yōu)化布置算法

電纜優(yōu)化布置算法應(yīng)用的主要目的就是對電纜進行優(yōu)化，所以優(yōu)化電纜的問題能夠轉(zhuǎn)變成模擬退火算法，其實質(zhì)上是一種建立在Monte-Carlo迭代求解策略基礎(chǔ)之上的隨機尋優(yōu)算法，模擬退火算法應(yīng)用的主要出發(fā)點是基于物理中固體物質(zhì)的退火過程與一般組合優(yōu)化問題之間存在的相似性。模擬退火算法主要出發(fā)于某一較高初溫處，隨著不斷降低的溫度參數(shù)， 在解空間中聯(lián)合概率的突跳特性，隨機尋找目標(biāo)函數(shù)的全局最優(yōu)解，也就是在局部最優(yōu)解能概率性地跳出，同時最終趨于全局最優(yōu)。

3.3 優(yōu)化設(shè)計注意事項

在實際設(shè)計過程中，除了按照上述理論方法進行設(shè)計，還應(yīng)該注意注意幾點。（1）在施工太陽能的地區(qū)交通較為落后，因此應(yīng)該盡量減少蓄電池充放電次數(shù)，采取充電變量充放一次加1的方法，延長蓄電池的使用壽命。（2）依據(jù)設(shè)計方法算數(shù)來的值應(yīng)該進行增減，并多次計算，保證數(shù)據(jù)的正確性。（3）設(shè)計過程總當(dāng)時用戶用電量應(yīng)該作為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，但是應(yīng)該明確用戶用電量是不斷增加的，因此應(yīng)該確保用電量能夠留有余量，滿足用戶日后發(fā)展需求。

4 結(jié)語

綜上所述，為了智能優(yōu)化設(shè)計光伏電站，設(shè)計人員需要數(shù)量掌握光伏電站的整體構(gòu)成，創(chuàng)建出優(yōu)化設(shè)計光伏電站的系統(tǒng)框架，并且在設(shè)計的過程中，可以熟練運用自動分組算法、電纜優(yōu)化布置算法這兩種優(yōu)化設(shè)計光伏電站的算法，有效地節(jié)約設(shè)計成本，提高設(shè)計的整體效果。

參考文獻：

[1]陳國良.變電站設(shè)備改造思路及設(shè)計優(yōu)化探究[J].科技研究，2014（02）：364-365.

[2]白海軍.光伏電站電氣一次設(shè)計研究[D].華北電力大學(xué)，2013.

[3]張召.光伏電站電氣設(shè)計方法探究[J].中外企業(yè)家，2015（35）：254-256.